高层建筑结构设计分析.doc

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1、高层建筑结构设计分析1结构分析及设计分析1.1分析三种重要的体系1.1.1剪力墙体系剪力墙结构是利用建筑的内、外墙做成剪力墙以承受垂直和水平荷载的结构体系。剪力墙的变形状态和受力特性同剪力墙的开洞情况联系密切，其中依据轧受力特性的不同，单片剪力墙可以分为特殊开洞墙和单肢墙。类型不同的剪力墙，对应的也会有不同的截面应力分布，所以，在对位移和内力进行计算时，也应该对不同的计算和设计方法进行使用，将平面有限元法应用到剪力墙的结构计算中。此种方法能够比较准确地完成计算，能够应用到各类剪力墙之间，然而，也有一定的弊端存在于这种方法中，其有着较多的自由度。所以，在具体的应用时，较为普遍地应用了开洞墙这一类

2、型。1.1.2筒体结构筒体结构分为框架核心筒、筒中筒等结构体系，其中框架核心筒受力特点为框架主要承受竖向荷载，筒体主要承受水平荷载，变性特点类似于框架剪力墙，但抗侧刚度较大。依据不同的计算机模型处理手段，有三种类型的分析方法：主要为离散化方法、三维空间分析和连续化方法，其中三维空间方法的精确性会更高。1.1.3框架剪力墙体系框架剪力墙结构，是由若干个框架和剪力墙共同作为竖向承重结构的建筑结构体系。此种结构位移和内力等计算方法尽管种类较多，然而，连梁连续化假定方法会经常被使用，在对位移协调条件进行计算时，应该按照框架水平位移和剪力墙转角进行设计，将外荷载和位移的关系用微分方程建立起来。然而，应该

3、考虑需求和因素未知量会存在的差异，所以，也会有着不同形式的解答方式。1.2具体的设计与分析1.2.1合理地确定水平荷载每一个建筑结构都应该一同承受风产生的水平荷载和垂直荷载，对于抵抗地震的能力也应该具备。高层建筑中，尽管结构设计会较大程度上受到竖向荷载的影响，然而，水平荷载却占据着重大的比重。随着不断增多的高层建筑层数，在高层建筑的结构设计中，水平荷载成为了其中一个重要的影响因素。首先，由于楼面使用荷载和楼房自重在竖构件中发挥的功能，对应水平荷载会将一定的倾覆作用施加到结构中，并且竖构件中就会出现高层建筑结构的作用力；其次，就高层建筑结构而言，地震作用和竖向荷载，也会跟着建筑结构的动力情况而出

4、现较大的改变。1.2.2合理地确定侧控同低层建筑不同，在高层建筑结构设计中，结构侧移已经成为了其中一个非常重要的影响因素。随着不断增加的楼层数量，结构侧移在水平荷载侧向变形下会逐渐增大。在高层建筑结构进行设计中，不但规定结构要有一定的强度，对于荷载作用带来的内力能够有效的予以承受，同时，还应该确保具备一定的抗侧刚度，确保在某一限度内控制结构在水平荷载作用出现的侧移情况。1.2.3在设计中，结构延性为重要的技术指标对比低层建筑结构能够发现，高层建筑物会更加柔和，在地震的影响下，会增大其变形情况，为了保证高层建筑结构向着塑性变形阶段进入之后，仍然有很大的变形能力，进而防止建筑垮塌，设计人员因此应该

5、将恰当的措施应用到建筑结构的设计上，进而确保有足够的延性存在高层建筑结构中。2某工程结构选型分析2.1工程概况本论述以某工程为例进行了探究，该高层位于兰州市安宁区，抗震设防烈度8度，设计基本地震加速度值0.20g，设计地震分组：第三组，共24层，主要建筑功能为综合类办公，主要层高4.5m、3.9m，主要跨距9m9m，结构主体高度94.50m，规则对称的井子型平面为主要的建筑平面。底层结构平面布置见图1所示。2.2结构布置考虑建筑使用功能，结构选型为框架核心筒结构体系，框架抗震等级一级，剪力墙抗震等级一级。在布置结构平面时对于利于抵抗竖向和水平的荷载要进行考虑，剪力墙主要布置在核心筒，传力直接，

6、受力明确，墙体布置对称均匀，同时考虑到扭转影响，在不影响建筑功能的前提下，在建筑平面四角适当布置双向抗侧力剪力墙，将扭转的影响降低下来。建筑平面布置规则简单，降低地震影响，考虑到刚度对称，将电梯井筒体设置在核心筒内部，再按照建筑平面将框架对称布置出来。结构构件布置时，尽量将柱和梁重心重合，确保能够直接传力，梁柱中心线不能重合时，在计算中考虑偏心对梁柱节点核心区受力和构造的不利影响，对于偏心距大于该方向柱宽的14时，采取增设梁的水平加腋等措施，降低因为偏心较大而产生的不利影响。通常剪力墙在抗震中会比较理想地体现其抗侧力性，然而，也需要科学的设计。在设置剪力墙结构时，应该遵循这样的原则：沿两个主轴

7、方向或其他方向双向布置，两个方向的侧向刚度大体相一致；剪力墙自下到上连续布置，避面刚度突变，门窗洞口上下对齐、成列布置，形成明确的墙肢和连梁；避免墙肢宽度相差悬殊的洞口设置；底部加强部位不采用上下洞口不对齐的错洞墙，全高均不采用洞口局部重叠的叠合错洞墙；同时，对于单片剪力墙，墙长不超过8m。楼梯间、抗侧力电梯间的剪力墙、房屋顶层的配筋对于加强部位的要求应该予以满足。剪力墙的布置问题和剪力墙的数量为造价的主要影响因素，按照建筑平面布局情况来确定剪力墙的间距，通长为若干倍建筑开间和建筑进深，有着过小的剪力墙间距，这样能够有效地展现出墙体材料的强度功能，并且有较大的抗地震反应会出现在其中。此外，24

8、层的综合公楼为该建筑结构的主要特征，考虑到有较大会议室和办公空间需求，在布置剪力墙、框架柱是应该依据大开间的原则进行布置，进而能够将剪力墙、框架柱的承载能力充分地展现出来，因此，技术经济指标在其中都会非常的优越。2.3结构布置结果分析本工程上部结构整体计算采用中国建筑科学研究院PKPMCAD工程部编制的“多层及高层建筑结构空间有限元分析与设计软件”SATWE进行内力和变形计算，通过电算输出结果分析可知：（1）结构第一扭转振型周期Tt和第一平动振型周期T1的比值小于0.9，满足规范要求；（2）最大层间位移角小于1/1000，在考虑5%楼层质量偶然偏心的单向地震作用下，结构楼层最大层间位移和平均层

9、间位移值的比值小于1.2，属扭转规则的结构；（3）楼层侧向刚度均不小于上部楼层的0.7倍及其上相邻三个楼层刚度平均值的80%；楼层受剪承载力大于相邻上一层的80，属竖向规则的结构；（4）结构承载力和变形计算结果，满足要求，基本无超筋超限的情况。通过以上电算结果分析，说明结构体系选择合理，主要结构构件截面选择合适。3结束语现阶段，分析我国高层建筑结构的选型和结构设计，不管是在国外和国内，都受到了广大研究人员的高度重视，然而，在理论方法和研究的过程中，还有很多方面需要不断地进行完善。在高层建筑建设中，结构设计和结构选型是非常重要的组成部分，其具备多个复杂性，综合性也较强，并且有很多的不确定性因素存在于其中，所以，应该将很多智能型优化方法运用起来进行研究。同时，一些施工人员在工作中应该努力总结工作经验，将更加美观适用的建筑结构提供出来，满足人们不断增长的物质需求，积极地发挥出高层建筑结构的经济效益和社会效益。4